炼油装置控制室设计探讨
2012-08-15杨先豪
杨先豪
(洛阳瑞泽石化工程有限公司 河南 洛阳 471003)
1 炼油装置及其自控发展
近些年来炼油装置一直朝着大型化方向发展, 无论是工艺还是设备本身的技术发展, 都充分体现出大型化在包括单位投资和操作费用方面的综合优势。 大型化是炼油装置提高其劳动生产率和经济效益,降低能耗和物耗的一项重要措施。进入21 世纪以来,世界各国都在调整炼油装置布局,关闭竞争乏力的中小型炼油厂,同时进行老厂的改造或扩建,以提高其劳动生产率和经济效益、降低能耗和物耗。 我国也在产业结构调整指导目录(2011 年本)中规定新建1000 万吨/年以下常减压列为限制类投资项目,引导炼油行业向大型化方向发展。
集散型控制系统(简称DCS)有着管理集中、风险分散的特点,在炼油装置大规模使用近30 年来,无可争议地成为了控制系统首选。 尽管现场总线技术发展也很迅速,却由于技术和使用习惯等方面的原因,新一代现场总线控制系统目前还停留在对控制可靠性要求不是很高或者非爆炸危险场所,由炼油厂生产过程的危险性特征,现场总线控制系统在炼油厂的使用相当少,有限的应用也仅限于储运罐区等监控要求不是很高的场合。
2 控制系统及控制室设置现状
集散型控制系统(简称DCS)信号传输以单回路模拟信号为主,模拟信号远距离传输的信号衰减性,又极大地限制了控制的集中。 以往做法是每套装置设置一个控制室或者相邻几套装置设置一个区域控制室,把全厂按区域划分成多个部分来控制。 以至于形成一些比较有特点的名称:一联合控制室、二联合控制室、储运控制室、公用工程控制室,等等。 这样做虽然有利于信号传输的可靠性并节约电缆材料和电缆施工费用,但是由于各个控制室自成体系,互相独立,形成信息孤岛,不便于整体统筹。 即使有些炼油厂用通讯方式将各控制室信息相连,也因为没有有效的指挥管理机制而发挥不了多大作用,流于形式。 在实际生产中为协调上下游装置、单元间的物料的供需矛盾,只能放大生产和储运过程中的保险余量,全厂生产效率较低。 此种布置虽已逐步淘汰,但还在不少炼油厂尤其是山东地炼使用。
3 新建炼油厂控制系统设计
近几年来,随着计算机技术的发展,自控系统的水平均已能实现工艺装置和配套系统(单元)控制、管理、经营一体化。 各工艺装置、储运系统、以及公用工程设施基本上也都采用统一的集散型控制系统(简称DCS)进行过程控制、检测和操作管理。 由以前的岗位或装置操作变为系统操作,实现集中监视、控制和管理。 将工艺过程相关的装置甚至全厂所有装置或单元的控制系统集中起来,形成流程化操作,使项目范围内各装置或单元的监视、控制、操作和管理融为一体,区域之间的生产、管理信息流集中共享。 改变以前各装置之间形成信息孤岛,使之连成一个统一的有机整体,区域之间的生产、管理信息流集中共享,从而为实现新体制及现代化的企业管理打下坚实的物质基础。
4 控制室设计
与自控发展水平性适应,目前新建炼油厂控制室设计的通用做法是全厂设置一个中心控制室,同时又分区域设置现场机柜间, 控制器和I/O 卡件等放置在现场机柜间完成基本过程控制分散风险,操作站放置在中心控制室内,实现集中控制。 现场机柜间与中心控制室之间用冗余光纤通过一天一地不同路径敷设连接,以充分发挥DCS 系统控制集中、风险分散的优点。 具体遵照执行的相关标准规范有HG/T20508《控制室设计规定》(与SH3006-1999 内容基本相同,SH3006规范现已有更新版本, 目前正在报批阶段),SH/T3160-2009《炼油控制室抗爆设计规范》,SH/T3082-2003《炼油仪表供电设计规范》,GB50160-2008 《炼油企业设计防火规范》,SH/T3004-2011《炼油采暖通风与空气调节设计规范》等。
5 设计实例
笔者曾参与某炼油厂全厂自控设计,在进行控制室设计时,首先要参考吸取其他相关工厂或公司已有的中心控制室方案设计的优点,并可结合项目具体情况加以优化, 使设计方案在技术及功能上同主流技术相比不落后,设计思路上又能充分结合企业实际情况。
全厂设一座面积为54m×24m(长×宽)(下同)的中心控制室,中心控制室位于生产管理区,面向工艺装置一侧设抗爆墙并无门窗及其他洞口。 中心控制室房间布置如下:机柜室(18m×15m)预留供二期加氢裂化装置、连续重整装置用;设操作室(30m×15m)可放置75 台操作台供全厂所有装置单元正常操作使用;设UPS 室(9m×6m),房间内放置两台互为冗余的容量为80kVA 的UPS 给中心控制室及现场仪表供电);工程师站/打印机室(6m×5m),其他为辅助性房间,辅助性房间包括:会议室、资料室、备品备件室、更衣室、厕所、交接班室、工艺值班室、消防监控室、生产调度室等。 厂区内设区域现场机柜间三个,由于机柜间分布比较均匀,功能相同。 且所包含的工艺装置测量监视和控制点数量相差不大,为简化设计工作量及施工工作量,统一按一套图中设计机柜间设计大小为24m×18m, 主要房间为: 机柜间 (18m×9m), 外操室(9.6m×9m),UPS 室(6m×4.5m),工程师站室(6m×4.5m),辅助性房间有交接班室(6m×4.5m)及男女更衣室、厕所、工具间等。 工程师站室可兼做备品备件室。 机柜间一内放置催化裂化装置、MTBE 装置、产品精制装置、气体分馏装置及常减压装置;机柜间二放置酸性水汽提装置、溶剂再生装置及硫酸联合装置,并兼顾部分储运罐区和公用工程单元;机柜间三放置汽柴油加氢精制装置、汽油加氢脱硫装置、制氢装置及部分储运单元、公用工程设施;另设一装置机柜间,放置在焦化装置界区内。 机柜间信号统一用光缆传输至中心控制室,光缆采用冗余配置,一条经电缆槽盒铺设,另一路埋地铺设,以确保通讯安全。 本设计方案得到业主的充分肯定。